Đặt vấn đề: Đối tƣợng nghiên cứu: Cùng với quá trình hiện đại hóa-công nghiệp hóa của đất nƣớc, ngành sản xuất cơ khí hiện nay đòi hỏi khả năng tự động và sự linh hoạt ngày càng cao. Để đáp ứng đƣợc điều này thì việc đƣa vào sử dụng các máy gia công kỹ thuật số CNC là điều kiện tiên quyết trong quá trình sản xuất. Việc đƣa máy CNC vào sử dụng trong các ngành sản xuất đã giúp cho các doanh nghiệp tăng cao khả năng gia công cũng nhƣ cải thiện độ tin cậy của sản phẩm nhờ vào các ƣu điểm vƣợt trôi so với các máy gia công thông thƣờng. Ngày nay, phần lớn các cơ sở sản xuất tại Việt Nam đang dần dần sử dụng công nghệ gia công số CNC để thay thế các phƣơng pháp gia công truyền thống tại các cơ sở sản xuất của họ.
Nắm bắt xu thế phát triển chung của xã hội, chúng em đã tìm hiểu và thiết kế phần cơ khí của máy biến dạng thép nhằm mục đích giảm thiểu chi phí và thời gian trong việc trang bị các máy gia công đắt tiền cũng nhƣ đáp ứng nhu cầu đào tạo của nhà trƣờng và xã hội. Ứng dụng trong đề tài này sử dụng trong công nghệ đóng tàu, kết hợp với đầu cảm ứng từ và công nghệ chuyển động 3 trục điều khiển chuyển độngtheo phƣơng pháp tạo hình bằng cảm ứng từ. Các nghiên cứu hiện nay trên thế giới đều tập trung vào việc thiết kế và tính toán biến dạng của tấm thép trong quá trình định dạng mà chƣa đi sâu nghiên cứu việc thiết kế tối ƣu đầu tạo nhiệt cũng nhƣ việc tiên đoán đƣờng di chuyển của nó, cách di chuyển sao cho hợp lí và công nghệ hóa các chuyển động đó và đi sâu vào quá trình chuyển động theo 3 phƣơng X, Y, Z.2 Tình hình nghiên cứu Hiện nay công nghệ CNC đang rất phát triển, áp dụng phƣơng pháp chuyển động 3 trục thay cho sức ngƣời, công nghệ hoàn toàn mới và đƣợc cải tiến liên tục. Riêng trong lĩnh vực cơ khí hiện nay đang rất phát triển, công nghệ đƣợc đổi mói hoàn toàn, thay thế sức lao động của con ngƣời.
Ví dụ nhƣ máy tiện qua vài năm gần đây công nghệ đã dần đổi mới từ cũ kĩ tới hiện đại. SVTH : NGUYỄN TRUNG TÍN – MSSV : 11104092 TRANG 1 VÕ HUY NGHIÊM – MSSV : 11104070 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG Hình 1. - Hiện nay : Một trong những thành tựu lớn của tiến bộ khoa học kĩ thuật là tự động hóa sản xuất.
Phƣơng thức cao của tự động hóa sản xuất là sản xuất linh hoạt. Trong dây chuyền sản xuất linh hoạt thì điều khiển số CNC đóng vai trò rất quan trọng. Giảm khối lƣợng gia công chi tiết, tiết kiệm thời gian, gia công chính xác và hiệu quả kinh tế. Ở Việt Nam hiện nay các máy CNC đang đƣợc sử dụng rộng rãi để chế tạo các chi tiết cơ khí đặt biệt là chế tạo khuôn mẫu chính xác, các chi tiết phục vụ công nghiệp quốc phòng, đặt biệt trong các nhà máy đóng tàu máy CNC dùng để gia công các tấm tôn trong vỏ tàu.Ngoài ra,các máy CNC còn đƣợc dùng trong nghiên cứu khoa học, đào tạo đại học sau đại học, học nghề ở các trƣờng kỹ thuật.
Trên thực tế ngành khuônmẫu và ngành nhựa của Việt Nam đang phát triển rất mạnh. Những khuôn mẫu đơn giản thì có thể gia công bằng máy tay hoặc máy vạn năng, song để tạo ra các khuôn mẫu, chi tiết máy phức tạp thì bắt buộc phải gia công trên các máy công cụ điều khiển số CNC (gọi tắt là máy CNC), chính vì vậy đảng và nhà nƣớc đã có rất nhiều chính sách để đầu tƣ phát triển CNC.Hoàng Vĩnh Sinh Trƣờng ĐHBK Hà Nội cho biết năm 2006 Việt Nam bỏ ra khoảng 4,5 tỷ USD để nhập các máy CNC, cũng năm đó 23 doanh nghiệp Nhật Bản sang Việt Nam tìm nhà cung cấp phụ kiện SVTH : NGUYỄN TRUNG TÍN – MSSV : 11104092 TRANG 2 VÕ HUY NGHIÊM – MSSV : 11104070 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG cho các sản phẩm của họ nhƣng không đƣợc, nguyên nhân thì có nhiều song một phần chính là do các doanh nghiệp trong nƣớc còn thiếu những chiếc máy CNC chất lƣợng cao. Trên thị trƣờng Việt Nam, các máy CNC bình thƣờng có sai số vị trí là 0,01mm, các máy CNC do Đài Loan và Trung Quốc sản xuất có phần điều khiển mua của các hãng nổi tiếng nhƣ FANUC, MITSHUBISHI.
có giá bán khá phù hợp với đại đa số các doanh nghiệp trong nƣớc song còn yếu 3các khâu nhƣ đào tạo, dịch vụ sửa chữa và thay thế sau bán hàng, chất lƣợng còn chƣa đồng đều. Máy CNC của các nƣớc phát triển nhƣ Nhật, CHLB Đức,. có chất lƣợng tốt song giá thành đắt, rất khó bảo trì bảo dƣỡng. Giá thành cao, nhu cầu lại lớn nên ở TP HồChí Minh đã hình thành những công ty và nhóm chuyên gia chuyên lắp ráp máy CNC cũ hỏng thành máy mới.
Ngoài ra, một số công ty cơ khí cũng bắt đầu tự nhập bộ điều khiển và chế tạo phần cơ để cho ra đời những chiếc máy CNC "made in Vietnam" đầu tiên. Tuy nhiên do chƣa nắm vững công nghệ trong việc quản lý chất lƣợng cũng nhƣ khi lắp ráp, những chiếc máy này thƣờng có độ chính xác không cao, độ tinn cậy không lớn. Khó khăn nhất trong phần chế tạo máy CNC "made in Vietnam" không phải ở phần điều khiển hay phần điện tử mà chính là phần cơ khí, phần kết cấu và dẫn truyền cơ khí. Qua đây ta thấy đƣợc nhu cầu về máy CNC ở Việt Nam là rất lớn.
Nó không những đƣợc sử dụng vào sản xuất mà máy CNC ở Việt Nam còn đƣợc sử dụng vào đào tạo. Mặc dù CNC Việt Nam đang đứng trƣớc những vận mệnh to lớn nhƣng cũng đầy thách thứcvà khó khăn.Việc cần có một chiếc máy CNC “ made in Việt Nam” là việc hết sức cần thiết và cấp bách.3 Mục tiêu nghiên cứu. Xuất phát từ nhu cầu thực tế của Việt Nam cần có những máy CNC họat động ổn định,linh họat,chi phí chế tạo thấp, với vốn kiến thức ít ỏi đã học đƣợc trong nhà trƣờng, em đã ấp ủ ý tƣởng “ Thiết kế xây dựng máy phay CNC 3 trục điều khiển bằng máy tính”. Mục tiêu hƣớng tới là xây dựng cho riêng mình một chiếc máy CNC đơn giản, họat động ổn định, chắc chắn,đặt biệt là ứng dụng trong công nghệ đóng tàu hiện nay của Việt Nam cụ thể nhƣ sau: + Thiết kế chế tạo phần cơ khí cho máy.
+ Thiết kế và chế tạo bộ điều khiển máy. - Áp dụng tự động hóa máy móc dùng CNC hiện nay. SVTH : NGUYỄN TRUNG TÍN – MSSV : 11104092 TRANG 3 VÕ HUY NGHIÊM – MSSV : 11104070 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG .2: Máy phay tiện CNC Hình 1.3: Máy gia công CNC 5 trục.
SVTH : NGUYỄN TRUNG TÍN – MSSV : 11104092 TRANG 4 VÕ HUY NGHIÊM – MSSV : 11104070 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG Hình 1.5 Máy Phay CNC SVTH : NGUYỄN TRUNG TÍN – MSSV : 11104092 TRANG 5 VÕ HUY NGHIÊM – MSSV : 11104070 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG Từ khi công nghệ này ra đời nhiều công ty đƣợc cải thiện, sức lao đông của công nhân và chi phí cũng nhƣ giá cả cho sản phẩm cũng giảm đi rất nhiều. Tự động hóa phát triển công nghiệp phát triển, máy móc thiết bị cải thiện tốt hơn.4Mục tiêu đề tài: Với những ƣu điểm đã nêu ở trên, đề tài sẽ đi vào nghiên cứu và chế tạo theo những tiêu chí sau: Phƣơng pháp tạo hình nhiệt thép tấm sử dụng từ trƣờng tần số cao để đốt nóng dựa trên nguyên lý cảm ứng điện trƣờng xuất phát từ năng lƣợng hấp thụ điện từ xoay chiều trên tấm thép.
Nghiên cứu, chế tạo quá trình tự động hóa chuyển động của máy biến dạng thép tấm. Tự động hóa quá trình biến dạng thép tấm dày kích thƣớc lớn có thể sử dụng trong các nhà máy đóng tàu. Việc sử dụng công nghệ mới này có thể gíup nâng cao chất lƣợng cũng nhƣ năng suất, hiệu quả kinh tế trong công nghiệp đóng tàu hoặc công nghiệp chế tạo các thiết bị công nghiệp. Tự động hóa quá trình biến dạng tấm thép dày kích thƣớc lớn có thể sử dụng trong các nhà máy đóng tàu.
Nâng cao chất lƣợng cũng nhƣ năng suất, hiệu quả kinh tế trong công nghiệp đóng tàu, chế tạo các thiết bị trong công nghiệp.5 Phƣơng pháp và nội dung nghiên cứu. Đề tài này sử dụng phƣơng pháp phân tích, khảo sát, phân tích thực nghiệm, mô phỏng và thí nghiệm, cũng nhƣ ứng dụng trực tiếp vào sản xuất ở các nhà máy đóng tàu. Mục đích chính của đề tài nhằm nghiên cứu và phát triển máy biến dạng thép bằng cảm ứng sử dụng trong công nghiệp đóng tàu. Máy đƣợc nghiên cứuvà chế tạo từ đề tài này chủ yếu sử dụng trong công nghiệp đóng tàu.
Ngoài ra máy này có thể ứng dụng trong các ngành công nghiệp nặng khác nhƣ công nghiệp chế tạo các máy móc công nghiệp nặng. Máy sẽ đƣợc nghiên cứu và chế tạo phục vụ cho việc làm biến dạng các miếng thép tấm có chiều dày 10mm. SVTH : NGUYỄN TRUNG TÍN – MSSV : 11104092 TRANG 6 VÕ HUY NGHIÊM – MSSV : 11104070 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG Hình 1.6: Uốn vỏ tàu bằng đầu đốt khí oxy – axetylen hiện nay.
SVTH : NGUYỄN TRUNG TÍN – MSSV : 11104092 TRANG 7 VÕ HUY NGHIÊM – MSSV : 11104070 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG CHƢƠNGII:CÁC PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ VÀ CHẾ TẠO Để thực hiện gia công thép tấm bằng nhiệt, ta cần một hệ thống cơ khí có khả năng tạo quỹ đạo chuyển động cho đầu nung cảm ứng theo yêu cầu đề ra: đầu gia nhiệt di chuyển theo một biên dạng trong một mặt phẳng bất kỳ để tạo hình tấm thép như mong muốn, đảm bảo độ chính xác cho phép. Trong chương này sẽ đề cập đến việc thiết kế và chế tạo hệ thống truyền động cho đầu nung cảm ứng.1 Các phƣơng án di chuyển của trục tọa độ: 2.1 Phƣơng án phôi cố định: Hình 2.1 Phương án phôi cố định. Đặc điểm của phƣơng án này: - Phôi đƣợc cố định nên giảm thiểu sai số vị trí và sai số khi gia công.